1、垂直軸風(fēng)力機的特點是葉片與來流方向垂直，同水平軸風(fēng)力機相比，不需要任何對風(fēng)裝置而且具有結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)勢，因而吸引了國內(nèi)外眾多學(xué)者對其展開了研究，這里面所關(guān)心的核心問題就是風(fēng)力機的風(fēng)能利用率、起動性能和葉片的瞬時載荷等。對于垂直軸風(fēng)力機因為理論上的不完善，所以作為流體研究方法之一的計算流體動力學(xué)方法的研究顯得尤為必要，它不但能從宏觀上得到一些分析，而且也能夠得到葉片的瞬態(tài)流場分布以及葉片的瞬時力和力矩等微觀性態(tài)，這些對風(fēng)力機的研發(fā)都具有重要

2、的實用價值。
　　 本文主要采用數(shù)值方法對風(fēng)力機的性能展開研究和討論，研究的思路遵循從局部到整體，從靜態(tài)到動態(tài)，從定槳距風(fēng)力機到變槳距風(fēng)力機等循序漸進(jìn)的過程。
　　 首先介紹了變槳距垂直軸風(fēng)力機的基本原理。對翼型進(jìn)行了選型，研究了在靜態(tài)條件下雷諾數(shù)對翼型升阻特性等的影響。從垂直軸風(fēng)力機的數(shù)學(xué)模型出發(fā)，推導(dǎo)出該翼型動態(tài)分析的依據(jù)，并進(jìn)行動態(tài)分析。評估了翼型性能與風(fēng)力機葉片在不同卦限氣動性能的大致關(guān)系，根據(jù)翼型的氣動數(shù)據(jù)使用

3、多流管理論獲得變槳距風(fēng)力機的變槳規(guī)律。
　　 其次，分析了數(shù)值模擬的基本思路，對垂直軸風(fēng)力機數(shù)值模擬中出現(xiàn)的若干問題應(yīng)用流體的基本原理進(jìn)行解讀。從二維和三維模型計算結(jié)果的對比分析可以看出，垂直軸風(fēng)力機模擬結(jié)果對Y+參數(shù)非常敏感，同時研究了其它數(shù)值參數(shù)對風(fēng)力機性能的敏感程度，解決了計算中的精度問題。最后給出了風(fēng)能利用率、切向力、軸向力和翼型升阻特性等試驗，驗證了計算的可靠性。
　　 然后對定槳距風(fēng)力機進(jìn)行了力學(xué)分析，通過滑

4、移網(wǎng)格對定槳距風(fēng)力機進(jìn)行了多工況計算，研究了風(fēng)力機布局對風(fēng)力機性能的影響，宏觀上，分析了葉片數(shù)、弦長、風(fēng)速、半徑，尤其是槳距角對風(fēng)力機風(fēng)能利用率、力矩和功率的影響，微觀上綜合分析了不同槳距角和尖速比下葉片的瞬時效率、瞬時總效率、失速角、貝茨極限、有效攻角和方位角等的關(guān)系，找出渦量云圖與風(fēng)力機效率之間的因果關(guān)聯(lián)。
　　 最后對變槳距風(fēng)力機進(jìn)行了力學(xué)分析和氣動模型的建立，并進(jìn)行動網(wǎng)格調(diào)試，對采用變槳規(guī)律的風(fēng)力機通過對UDF方法的研究

5、，實現(xiàn)了多種不改變網(wǎng)拓?fù)湫缘膭訁^(qū)域方法，并比較了不同方法的優(yōu)缺點，為變槳距風(fēng)力機的研究提供了便利。同時針對風(fēng)速一定，轉(zhuǎn)速一定；風(fēng)速一定，改變轉(zhuǎn)速；尖速比一定，同步改變風(fēng)速和轉(zhuǎn)速等三種情況，宏觀上分析了變槳距風(fēng)力機的風(fēng)能利用率和功率，微觀上分析了不同方位角葉片的切向力、軸向力、繞自轉(zhuǎn)軸的力矩和繞公轉(zhuǎn)軸力矩等，并和定槳距風(fēng)力機進(jìn)行了對比，結(jié)果顯示采用變槳距規(guī)律的風(fēng)力機不但提高了風(fēng)力機的效率，也提高了風(fēng)力機的起動性能，減少了葉片的脈動頻率。最